新材料助力全固態(tài)鋰硫電池能量密度翻倍

2024-09-12 11:37:16 來(lái)源：資源循環(huán)研究院

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簡(jiǎn)介：隨著電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源市場(chǎng)的迅速發(fā)展，對(duì)更高能量密度和更低成本的電池技術(shù)的需求日益迫切。近日，某技術(shù)研究組研發(fā)出一種新型硫化鋰正極材料，用于全固態(tài)鋰硫電池，其能量密度超過(guò)600瓦時(shí)每千克。與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低，這一突破性技術(shù)為開(kāi)發(fā)高能量密度的全固態(tài)電池提供了新方法和思路，同時(shí)也有助于降低電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行成本，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。

隨著電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源市場(chǎng)的迅速發(fā)展，對(duì)更高能量密度和更低成本的電池技術(shù)的需求日益迫切。近日，某技術(shù)研究組研發(fā)出一種新型硫化鋰正極材料，用于全固態(tài)鋰硫電池，其能量密度超過(guò)600瓦時(shí)每千克。與目前已商業(yè)化的鋰離子電池相比，其能量密度高出1倍有余，且成本更低，這一突破性技術(shù)為開(kāi)發(fā)高能量密度的全固態(tài)電池提供了新方法和思路，同時(shí)也有助于降低電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行成本，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。

硫化物全固態(tài)電池具有高能量密度、快速充放電、低溫性能優(yōu)異以及高安全性、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。然而，硫化物全固態(tài)電池正極材料的研究長(zhǎng)期以來(lái)存在挑戰(zhàn)。例如，硫化鋰正極導(dǎo)電性差，這直接影響電池充放電速度和能量輸出。

研究團(tuán)隊(duì)利用銅離子、碘離子共摻雜策略，有效提高硫化鋰正極的導(dǎo)電性及反應(yīng)活性。測(cè)試結(jié)果表明，同常規(guī)硫化鋰正極相比，共摻雜硫化鋰正極的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)提高5個(gè)數(shù)量級(jí)，電子電導(dǎo)率提高2個(gè)數(shù)量級(jí)，從本征上解決了硫化鋰正極導(dǎo)電性差的問(wèn)題。

這一策略顯著提高了電池的容量、倍率及循環(huán)性能。研究表明，在室溫條件下，經(jīng)過(guò)改性的硫化鋰正極在低倍率下放電容量是原始材料的6.65倍。即使在高倍率下充放電，電池仍能保持較高容量，顯示出優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。

具業(yè)內(nèi)人士介紹，該硫化鋰正極材料顯示出每克1165.23毫安時(shí)的高比容量，接近理論值每克1167毫安時(shí)。在常溫下循環(huán)6200次后，其容量仍可保持84.4%。搭配商業(yè)化的硅碳負(fù)極組裝全電池后，常溫下循環(huán)400次放電，電池比容量仍能保持在初始容量的97%以上。

目前，全球各國(guó)都在加大對(duì)新能源技術(shù)的研發(fā)投入，以推動(dòng)清潔能源的發(fā)展。而全固態(tài)鋰硫電池作為一種具有巨大潛力的新型電池技術(shù)，已經(jīng)成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)之一。相信隨著新型硫化鋰正極材料的不斷發(fā)展和完善，全固態(tài)鋰硫電池將會(huì)在未來(lái)得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。